Таблица выбора сечения провода по току

Расчет сечения кабеля по току

Без электричества жизнь современного человека представить сейчас просто невозможно. Но при небрежном отношении к себе оно способно становиться не другом, а смертельно опасным врагом. Даже на бытовом уровне эксплуатация электрических сетей, систем и приборов требует строгого соблюдения целого ряда непреложных правил.

И, кстати, одним из наиболее уязвимых мест именно в сфере конечного потребления электроэнергии, то есть в жилых домах и квартирах, является электропроводка. А именно – неправильно выполненный расчет сечения кабеля по току нагрузки, из-за чего чаще всего случаются аварии с очень тяжелыми, а иногда – и трагичными последствиями.

Проблема часто в том, что владельцы жилья попросту не видят связи между сечением проводника и мощностью подключаемой нагрузки: «идет ток – и ладно». Встречаются и такие ситуации, когда при строительстве подрядчики явно «халтурили», и, пытаясь максимально сэкономить на материалах, скрытно уложили некачественные или не соответствующие проекту провода. Сплошь и рядом случаи, когда продолжает эксплуатироваться старая проводка, смонтированная может быть и правильно, но когда-то очень давно, то есть явно не рассчитанная на современную насыщенность жизни людей электрическими бытовыми приборами.

В настоящей публикации будет рассмотрено несколько путей оценки соответствия сечения проводника реальным условиям эксплуатации электроприборов.

Несколько базовых понятий

А для чего вообще необходимо рассчитывать сечение проводов? Нельзя ли ограничиться подбором «на глаз»?

Нет, нельзя, так как совсем несложно впасть в две крайности:

• Проводник недостаточного сечения начинает сильно перегреваться. Это ведет к оплавлению изоляции проводки, созданию условий для самовозгорания, для коротких замыканий. Все это становится причиной разрушительных пожаров, часто сопровождающихся человеческими трагедиями.
• Проводники избыточного диаметра, безусловно, такими опасностями не грозят. Но зато они и существенно дороже (особенно если разговор идет о медных кабелях), и не столь удобны в работе. Получаются совершенно неоправданные материальные и трудовые затраты.

Так что руководствоваться следует принципом разумной достаточности. Тем более что произвести необходимые вычисления – по силам каждому, кто хоть немного разбирается в азах математики и физики.

Для начала вспомним некоторые понятия, многим, наверное, и без того хорошо известные. Но просто для того, чтобы в дальнейшем изложении не появилось разночтений.

Провода одножильные и многожильные

С этим вопросом часто бывает путаница, в том числе в статьях, опубликованных на интернет-сайтах.

Итак, в качестве проводника в проводах и кабелях может использоваться одна проволока —  с точки зрения электрической проводимости — это оптимальный вариант.

Но для достижения гибкости кабельной продукции приходится использовать более сложные конструкции – множество тонких проволочек, обычно скрученных при этом в «косичку». Чем больше таких проволочек – тем более гибким получается проводник.

Однако, это не следует путать с многожильностью провода. Под отдельной жилой подразумевается именно отдельный проводник. Чтобы стало понятнее – смотрим на иллюстрацию.

На картинке ниже – примеры одножильного провода. Просто с левой стороны – жесткий однопроволочный, а с правой – более гибкий многопроволочный вариант.

Если провод (кабель) конструктивно совмещает два изолированных друг от друга проводника или больше, он становится двухжильным, трехжильным и т.п. Но он также может оставаться одно- или многопроволочным.

Аналогичная ситуация и с кабелями. По определению, кабель – это конструкция из нескольких изолированных друг от друга проводников, заключенных в общую изолирующую и защитную оболочку. А вот проводники также могут быть одно- или многопроволочными.

Жесткие однопроволочные изделия хороши для неподвижных участков проводки, например, вмуровываемых в стены. Многопроволочные провода и кабели отлично подходят для тех участков, где бывает нужна подвижность — типичным примером являются шнуры питания бытовой техники и осветительных приборов.

Итак, все последующие расчеты будут вестись для сечения жилы провода или кабеля.

При оценке условий расположения проводов в дальнейшем могут быть варианты, когда придется представлять разницу, например, между тремя одножильными проводами, протянутыми в одной трубе, или одним трехжильным кабелем.

Диаметр и площадь поперечного сечения провода

Два взаимосвязанных параметра, которые порой по неопытности путают. Смотрим на схему – по ней все станет понятно.

Во всех справочника обычно используется параметр сечения, так как именно по этому критерию производится классификация различных марок проводов и кабелей.

Но это хорошо, если известна марка кабеля (провода). Если нет, то сечение остается подсчитать, опираясь на диаметр, который можно измерить штангенциркулем или микрометром.

Формулу площади круга должны, наверное, помнить все. Но тем не менее – приведем ее на всякий случай.

Sc = π × d² / 4 ≈ 3.14 × d² / 4 ≈ 0.785 × d²

Знак «примерно равно» применен только потому, что взято округление числа π до сотых, всем известное значение π ≈ 3,14. Но в нашем случае такой точности – более чем достаточно!

Это формула сечения однопроволочного проводника. А если нужно найти сечение неизвестного провода, с многопроволочной жилой?

Тоже ничего сложного. Жила распушается, чтобы появилась возможность подсчитать количество проволочек в «косичке». И останется только микрометром или штангенциркулем промерить диаметр одной проволочки.

Sc = n × π × d² / 4 ≈ n × 3.14 × d² / 4 ≈ 0.785 × n × d²

где n – это количество проволочек в одной жиле.

Калькулятор пересчёта диаметра проводника в площадь его поперечного сечения

Перейти к расчётам

Основные электрические параметры цепи

При проведении расчетов нам могут понадобиться формулы, показывающими взаимосвязь между основными электрическими параметрами.

• Базовой формулой для цепей переменного и постоянного тока является известный закон Ома, гласящий¸ что сила тока в проводнике (на участке цепи) прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

I = U / R

I — сила тока, ампер, А.

U — напряжение (разность потенциалов), вольт, В.

R — электрическое сопротивление, ом, Ом.

Из этой формулы несложно вывести другие:

U = I × R

R = U / I

• Теперь обратимся к мощности электрического тока.

Для начала – работа, выполняемая электрическим током. Она равна произведению силы тока на напряжение и на длительность промежутка времени, в течение которого она выполнялась.

А = I × U × Δt

А — работа электрического тока, джоулей, Дж.

Δt — длительность периода, секунд, с.

Но более наглядной величиной всегда является мощность, то есть показатель работы, выполненной за единицу времени, например, секунду.

P = A / Δt = I × U × Δt / Δt = I × U

P — мощность электрического тока, джоулей в секунду или ватт, Вт.

• Отсюда напрашивается целый каскад производных формул, описывающих взаимосвязи напряжения, силы тока, сопротивления и мощности между собой. Чтобы не перечислять все формулы «в столбик», можно привести хорошо понятное графическое их представление.

• Вернемся к сопротивлению проводника. Как оно выражается через ток и напряжение – мы уже знаем.

Но оно в первую очередь зависит от материала изготовления проводника и его геометрических размеров. Описывается эта зависимость следующей формулой:

R = ρ × L / S

ρ — удельное сопротивление материала, из которого изготовлен проводник. Показывает, какое сопротивление имеет проводник длиной 1 метр с площадью поперечного сечения 1 мм².

Как правило, на практике в электротехнике чаще всего встречаются алюминий и медь. Реже применяются стальные проводники, но обычно – лишь в качестве каких-то токонесущих деталей электротехнической арматуры.

Для алюминия удельное сопротивление равно 0,029 Ом×м, у меди оно пониже – 0,0175 Ом×м.

L — длина линии (участка цепи) метров, м.

S — площадь поперечного сечения проводника, мм²

Эти соотношения полезно знать, так как иногда приходится оценивать собственные резистивные потери мощности на линиях большой протяженности.

• Акцентируем внимание еще на одном взаимоотношении, которое, в принципе, уже было рассмотрено выше. Это – количество тепла, выделяемое проводником при прохождении по нему электрического тока. Описывается уравнением Джоуля-Ленца.

Q = I² × R × Δt

Как видно, нагрев проводника (Q) лежит в квадратичной зависимости от силы тока (I) и от сопротивления (R). Понятно, что при всех остальных равных параметрах медный провод будет иметь более низкое сопротивление, нежели алюминиевый, то есть при одинаковой нагрузке греться станет существенно меньше.

Так оно и есть – это будет очень хорошо заметно дальше, при работе с таблицами.

• Можно еще вспомнить понятие плотности тока. Здесь все относительно просто – это количество ампер на единицу площади сечения проводника. Этот термин будет задействован в одном из способов оценки проводки.

Далеко не все их показанных формул и определений понадобятся для правильного подбора сечения проводника. Но зато они помогают более «рельефно» представить взаимосвязи между разными величинами.

Материалы изготовления проводки

Об этом уже вкратце говорилось – в подавляющем большинстве случаев используются медь и алюминий. Провода из иных металлов и сплавов если и встречаются, то имеют очень узкую специализацию.

Сравнение меди и алюминия практически по всем статьям показывает ее преимущество.

• Удельное сопротивление даже просто в «чистом виде» у меди практически в полтора раза ниже.
• Оба этих металла от контакта с кислородом покрываются тонким слоем окислов. Однако, к меди этот слой практически не становится препятствием для токопроводимости. То есть в местах контактных соединений особых проблем не возникает (низкое переходное сопротивление).

А вот окислы алюминия по своим качествам близки к диэлектрикам. И проводимость обеспечивается только тем, что этот слой очень тонок. В местах механических контактов проблем  значительно больше. Поэтому рекомендуется зачистка проводников, а также использование специальных смазок, предотвращающих поверхностную коррозию алюминия.

• Медь прочнее алюминия. Она в меру пластична, что позволяет достигать надёжных контактов при обжиме. Сломать медный проводник механическим воздействием – довольно сложно.

Переломить же алюминиевый провод можно буквально через несколько изгибов по одному месту. Недостаток упругости этого металла (слишком уж высокая пластичность) приводит к тому, что после выполнения скруток или обжима в клеммах, то есть при стабилизировавшейся механической нагрузке, алюминий продолжает «течь». А это значит, что надежность механических контактных соединений всегда постоянно снижается и требует регулярной подтяжки.

• Оптимальный вариант контактов для любого металла – это сварка или пайка. Но и по этим позициям медь впереди. Произвести пайку меди можно, не прибегая к каким-то сложным технологическим приёмам. Пайка или сварка алюминия требует использования специальных припоев и флюсов, и неопытному человеку выполнить эту операцию – крайне затруднительно.
• Единственные позиции, по которым алюминий обходит медь – он втрое легче и значительно дешевле. Этим и объясняется его широкое использование в эпоху массового городского многоэтажного строительства. Сейчас же по действующим СНиП в качестве проводки в жилых домах должна использоваться исключительно медь.

Как правильно определить сечение провода

С теорией закончили. Пора переходить к основному вопросу темы – как же определить требуемое сечение токонесущей жилы для различных условий эксплуатации электропроводки.

Здесь возможны несколько вариантов поиска нужного результата.

Выбрать можно тот, который покажется наиболее удобным или подходящим к конкретному случаю.

Расчет через допустимую плотность тока

Изо всего изложенного выше уже должно быть понятно, что главным ограничителем при выборе требуемого сечения является резистивный нагрев проводников, способный привести к плавлению изоляции, к коротким замыканиям, к перегреву окружающих материалов вплоть до вероятности самовозгорания.

То есть выбираемое сечение провода должно исключать подобные явления.

Проведение точных теплотехнических расчетов – дело очень непростое. Но специалисты уже многое сделали в этом плане, так что можно воспользоваться их наработками.

В частности, ими просчитана безопасная плотность тока, которая не вызывает опасного нагрева проводника до температур, способных вызвать плавление наиболее распространенной в наше время ПВХ или ПЭ изоляции.

Так, для проводников, находящихся в условиях условной комнатной температуры (+20℃), эта плотность тока составляет:

Сразу оговорим разницу между открытой и закрытой проводками.

• Открытая встречается не столь часто. Она прокладывается по стенам или потолкам на хомутах или изоляторах, может быть воздушной — самонесущей или же удерживаться несущим тросом. К открытым проводкам можно отнести и сетевые шнуры, удлинители, если, конечно, они не намотаны на катушки, бобины и т.п.
• Все остальное, по сути – это закрытая проводка: расположенная к кабель-каналах, коробах или гофротрубах, вмурованная в стены, проложенная в грунте и т.п. Иными словами, в любых условиях, где отсутствует нормальный теплоотвод. С опорой на этот критерий к закрытой проводке следует отнести и те участки, которые располагаются в распределительных щитах и монтажных коробках – нормального теплообмена здесь тоже нет.

Выше не зря было оговорено, что указанные показатели справедливы для комнатной температуры. Случается, что проводку приходится прокладывать в помещениях с особым температурным режимом, то есть в которых поддерживается нагрев выше обычного (предбанники, сушилки, оранжереи и т.п.) В таком случае в значение допустимой плотности тока вносятся коррективы – применяется коэффициент 0,9 на каждые 10 градусов температуры свыше + 20 ℃.

Например, на какую плотность тока следует ориентироваться, если планируется проложить медную проводку в кабель-канале для подключения ТЭНа в сушилке, в которой будет поддерживаться температура +50 ℃?

По таблице плотность тока G для закрытой медной проводки равна 4 А/мм².

Разница между нормой температуры и планируемым режимом равна

50 – 20 = 30 ℃.

То есть понижающий коэффициент должен быть учтен трижды. Но столько это означает не 0,9 × 3, а 0,9³:

G = 4 × 0,9 × 0,9 × 0,9 = 4 × 0,9³ = 4 × 0,729 = 2,92 А/мм²

На этот показатель плотности и придется ориентироваться для создания безопасной в данных условиях проводки.

Еще один пример.  Скажем, в уже рассмотренных условиях проводка прокладывается для подключения двух обогревателей мощностью по 750 ватт каждый.

Суммарная нагрузка по мощности на линию получается:

Р = 750 + 750 = 1500 Вт

Пересчитаем ее в необходимый ток при напряжении 220 вольт:

I = P / U = 1500 / 220 = 6.8 А

Нормальная плотность тока для таких условий эксплуатации была нами подсчитана – 2,92 А/мм². То есть ничего уже не стоит подсчитать то сечение медной жилы, которое обеспечит безопасную плотность:

S = I / G = 6.8 / 2.92 = 2.33 мм²

Естественно, полученное значение приводится к ближайшему с округлением в большую сторону. То есть для прокладки проводки в указанных условиях подойдет медный провод сечением 2.5 мм².

В принципе, по такому же принципу можно проводить расчеты и для любых других помещений. В том числе для линий, к которым планируется подключить несколько электрических приборов различной мощности.

При этом суммарную мощность линии можно подсчитать так:

ΣP = (P₁ + Р₂ + … + Рₙ) × Кс × Кз

В скобках — мощности подключаемых к линии электроприборов, от 1 до n.

Кс – так называемый коэффициент спроса. Вряд ли все подключенные в линии приборы будут работать одновременно. То есть этот коэффициент учитывает вероятность их одновременного включения.

Расчет этого коэффициента – задача непростая, так как учитывает немало нюансов. Но так как наша публикация предназначена для электриков-любителей, которые в своей работе наверняка ограничиваются своими небольшими жилыми владениями, можно задачу упростить. А конкретно: при двух приборах коэффициент оставляем равным единице. При трех ÷ четырех – 0,8. Пять ÷ шесть – 0,75. Большего количества потребителей на линии в условиях дома или квартиры вряд ли встретится, но на всякий случай, если вдруг… – коэффициент 0,7.

Кз – коэффициент запаса. Величина необязательная. Но рачительный хозяин может подумать и наперед, что, возможно, через год-другой к этой же линии придется подключать и дополнительную нагрузку, о которой пока можно только догадываться. Так что имеет смысл сразу заложить резерв, приняв коэффициент, например, от 1,5 до 2,0. Но, повторимся, дело – добровольное, и этот коэффициент можно вообще исключить из расчетов.

Еще один важный нюанс. Реальная мощность электрического прибора может оказаться выше номинальной, указанной в паспорте. Это связано с понятиями активной и реактивной мощностей.

Не будем вдаваться особо в физику этого явления, скажем лишь, что полная мощность для некоторых типов нагрузки рассчитывается по формуле:

Pп = Pn / cos φ

Pп — полная мощность;

Pn — указанная в паспорте номинальная мощность;

cos φ — коэффициент мощности, равный косинусу угла φ — смещения фаз тока и напряжения.

Такое смещение свойственно приборам с мощным электроприводом, с высокой индуктивной нагрузкой (трансформаторами, дросселями). Значение cos φ для такой техники также указывается в паспорте изделия.

В бытовых условиях подобные приборы встречаются нечасто, но все же если линия проводится, скажем, для питания мощного насоса, компрессора, электродвигателя, для сварочного поста – лучше этим показателем не манкировать.

А теперь можно попробовать произвести полный расчет с учетом всего сказанного выше. Для этого читателю предлагается онлайн-калькулятор.

В поля ввода программы необходимо ввести запрашиваемые данные:

• Какая проводка будет использоваться: медная или алюминиевая, расположенная открыто или закрытая.
• Напряжение в планируемой линии.
• Если в помещении предполагается какой-то специфический температурный режим, то это следует указать – выбрать из предлагаемых вариантов. Температура в комнате ниже +25℃ будет считаться нормальной – она стоит в перечне первой и учитывается по умолчанию.
• Далее, указывается мощность планируемой к подключению нагрузки. Предусмотрено до 6 разных единиц – для бытовых условий этого обычно достаточно. При этом если поле не заполняется, то мощность считается равной нулю, то есть поле в расчет не принимается.

Два последних поля позволяют учесть нагрузку с реактивной составляющей мощности, если таковая есть. Для этого помимо номинала необходимо указать и значение cos φ. По умолчанию cos φ = 0, то есть как для обычной активной нагрузки.

• В зависимости от количества подключаемых к линии приборов в алгоритме автоматически учитывается коэффициент спроса.
• Наконец, пользователь может заложить резерв мощности, повысив коэффициент запаса, от 1 до 2 с шагом 0,1.

Результат расчета будет выдан в квадратных миллиметрах сечения жилы провода (кабеля) с точностью до сотой. Естественно, после этого придется сделать округление до ближайшего стандартного размера в большую сторону.

Калькулятор расчета площади сечения токонесущей жилы кабеля или провода

Поиск нужного сечения кабеля с помощью таблиц

Не все и не всегда любят заниматься самостоятельными расчетами. Таким пользователям можно порекомендовать воспользоваться таблицами.

По сути, это те же расчеты, выполненные специалистами по приведённым формулам. Но только для удобства их результаты сведены в табличное представление.

Например, таблица для определения допустимого сечения (и соответствующего диаметра) жилы исходя из мощности нагрузки и (или) значения силы тока для переменного напряжения 220 вольт (ОП и ЗП — открытая и закрытая проводка соответственно):

Чаще встречаются несколько иные таблицы. В них приведены стандартные сечения выпускаемой кабельной продукции, и соответствующие им допустимые значения силы тока и мощности нагрузки.

Вот такая таблица для кабелей с медными жилами:

Аналогичная таблица – для кабелей с алюминиевыми проводниками:

Есть таблицы, которые сразу учитывают количество токонесущих жил в одном кабель-канале (коробе, трубе и т.п.). То есть принимается в расчет взаимное тепловое влияние в условиях ограниченности теплоотвода.

Такая таблица для медных кабелей показана ниже.

(Сокращения: ОЖ – одножильный, ДЖ – двужильный, ТЖ – трехжильный).

Аналогичная таблица – для кабелей с алюминиевыми проводами:

При желании можно отыскать таблицы более узкой специализации, например, для воздушной прокладки проводов или для подземной, причем — еще и с учетом теплоотводных качеств того или иного грунта. Но не станем ими перегружать настоящую публикацию – она рассчитана все же на начинающих электриков, которые в своем дебюте выполняют задачи попроще.

Некоторые мастера и вовсе рекомендуют брать во внимание упрощенный вариант таблицы сечений проводов и кабелей, используемых для домашней проводки. Вот такой:

По большому счету, так оно обычно и получается.
Но напоследок рассмотрим еще один важный нюанс.

Возможная поправка сечения жилы на сопротивление линии

Любой проводник обладает собственным сопротивлением – об этом мы говорили в самом начале статьи, когда приводили значения удельного сопротивления материалов, меди и алюминия.

Оба этих металла обладают весьма достойной проводимостью, и на участках небольшой протяженности собственное сопротивление линии не оказывает сколь-нибудь значимого влияния на общие параметры цепи. Но если планируется прокладка линии большой протяженности, или, например, изготавливается удлинитель-переноска большой длины для работы на значительном удалении от дома, то собственное сопротивление желательно просчитать, и сравнить вызываемое им падение напряжения с напряжением питания. Если падение напряжения получается более 5% от номинала напряжения в цепи, правила эксплуатации электроустановок предписывают брать кабель с жилами большего сечения.

Например, изготавливается переноска для сварочного инвертора. Если сопротивление самого кабеля будет чрезмерным, провода под нагрузкой будут сильно перегреваться, а напряжения и вовсе может оказаться недостаточно для корректной работы аппарата.

Собственное сопротивление кабеля можно вычислить по формуле:

Rk = 2 × ρ × L / S

Rk — собственное сопротивление кабеля (линии), Ом;

2 — длина кабеля удваивается, так как учитывается весь путь прохождения тока, то есть «туда и обратно»;

ρ — удельное сопротивление материала жил кабеля;

L — длина кабеля, м;

S — площадь поперечного сечения жилы, мм².

Предполагается, что нам уже известно, с каким током придется иметь дело при подключении нагрузки — об этом уже не раз рассказывалось в настоящей статье.

Зная силу тока, несложно по закону Ома вычислить падение напряжения, а затем сравнить его с номиналом.

Ur = Rk × I

ΔU (%) = (Ur / Uном) × 100

Если проверочный результат получается более 5%, то следует увеличить сечение жил кабеля на один шаг.

Быстро провести такую проверку поможет еще один онлайн-калькулятор. Дополнительных пояснений он, думается, не потребует.

Калькулятор проверки падения напряжения на линии большой протяженности

Перейти к расчётам

Как уже говорилось, при значении до 5% можно ничего не менять. Если получается больше – увеличивается сечение жилы кабеля, также с последующей проверкой.

*  *  *  *  *  *  *

Итак, были рассмотрены основные вопросы, касающиеся необходимого сечения кабеля в зависимости от планируемой нагрузки на него. Читатель волен выбрать любой из предлагаемых способов расчета, какой ему больше понравится.

Завершим статью видеосюжетом на эту же тему.

Видео: Основные правила выбора сечения проводов

Сечение кабеля (провода) по току и мощности таблица

При прокладке электропроводки в частном доме или квартире важно правильно подобрать сечение используемых проводов (кабелей). Если взять слишком толстый кабель (большого сечения) — это «влетит вам в копеечку», так как его цена сильно зависит от диаметра токопроводящих жил. Применение же тонкого кабеля, приводит к его перегрузке и, при несрабатывании защиты, перегреву, оплавлению изоляции, короткому замыканию и пожару. Правильным будет выбор сечения провода в зависимости от тока, что отражено в приведенных ниже таблицах.

Сечение кабеля

Сечение кабеля — это площадь среза токоведущей жилы. Если срез жилы круглый (как в большинстве случаев) и состоит из одной проволочки — то площадь/сечение определяется по формуле площади круга. Если в жиле много проволочек, то сечением будет сумма сечений всех проволочек в данной жиле.

Величины сечения во всех странах стандартизированы, причем стандарты бывшего СНГ и Европы в этой части полностью совпадают. В нашей стране документом, которым регулируется этот вопрос, являются «Правила устройства электроустановок» или кратко — ПУЭ.

Сечение кабеля выбирается исходя из нагрузок с помощью специальных таблиц, называемых «Допустимые токовые нагрузки на кабель.» Если нет никакого желания разбираться в этих таблицах — то Вам вполне достаточно знать, что на розетки желательно брать медный кабель сечением 1,5-2,5 мм², а на освещение — 1,0-1,5мм².

Для ввода одной фазы в рядовую 2-3 комнатную квартиру вполне хватит 6,0 мм². Все равно на Ваших 40-80 м² большего оборудования не поместиться, даже с учетом электроплиты.

Многие электрики для «прикидки» нужного сечения считают, что 1 мм² медного провода может пропустить через себя 10А электрического тока: соответственно 2,5 мм² меди способны пропустить 25А, а 4,0 мм² — 40А и т.д. Если Вы немного проанализируете таблицу выбора сечения кабеля, то увидите, что такой метод годится только для прикидки и только для кабелей сечением не выше 6,0 мм².

Ниже дана сокращенная таблица выбора сечения кабеля до 35 мм² в зависимости от токовых нагрузок. Там же для Вашего удобства приведена суммарная мощность электрооборудования при 1-фазном (220В) и 3-фазном (380В) потреблении.

При прокладке кабеля в трубе (т.е. в любых закрытых пространствах) возможные токовые нагрузки на кабель должны быть меньше, чем при прокладке открыто. Это связано с тем, что кабель в процессе эксплуатации нагревается, а теплоотдача в стене или в земле значительно ниже, чем на открытом пространстве.

Когда нагрузка называется в кВт — то речь идет о совокупной нагрузке. Т.е. для однофазного потребителя нагрузка будет указана по одной фазе, а для трехфазного — совокупно по всем трем. Когда величина нагрузки названа в амперах (А) — речь всегда идет о нагрузке на одну жилу (или фазу).

Таблица нагрузок по сечению кабеля:

Для самостоятельного расчета необходимого сечение кабеля, например, для ввода в дом, можно воспользоваться кабельным калькулятором или выбрать необходимое сечение по таблице.

Настоящая таблица касается кабелей и проводов в резиновой и пластмассовой изоляции. Это такие широко распространенные марки как: ПВС, ВВП, ВПП, ППВ, АППВ, ВВГ. АВВГ и ряд других. На кабели в бумажной изоляции есть своя таблица, на не изолированные провода и шины — своя.

При расчетах сечения кабеля специалист должен также учитывать методы прокладки кабеля: в лотках, пучками и т.п.

Кроме того, величины из таблиц о допустимых токовых нагрузках должны быть откорректированы следующими снижающими коэффициентами:
• поправочный коэффициент, соответствующий сечению кабеля и расположению его в блоке;
• поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;
• поправочный коэффициент для кабелей, прокладываемых в земле;
• поправочный коэффициент на различное число работающих кабелей, проложенных рядом.

Расчет сечения провода

Начнем не с таблицы, а с расчета. То есть, каждый человек, не имея под рукой интернет, где в свободном доступе ПУЭ с таблицами имеется, может самостоятельно определить сечение кабеля по току. Для этого потребуется штангенциркуль и формула.

Если рассмотреть сечение кабеля, то это круг с определенным диаметром.
Существует формула площади круга: S= 3,14*D²/4, где 3,14 – это Архимедово число, «D» — диаметр измеренной жилы. Формулу можно упростить: S=0,785*D².

Если провод состоит из нескольких жил, то замеряется диаметр каждой, вычисляется площадь, затем все показатели суммируются. А как вычислить сечение кабеля, если каждая его жила состоит из нескольких тоненьких проводков?

Процесс немного усложняется, но не сильно. Для этого придется подсчитать количество проводков в одной жиле, измерить диаметр одного проводка, вычислить его площадь по описанной формуле и умножить данный показатель на количество проводков. Это и будет сечение одной жилы. Теперь необходимо это значение умножить на количество жил.

Если нет желания считать проводки и измерять их размеры, надо просто замерить диаметр одной жилы, состоящий из нескольких проводов. Снимать размеры надо аккуратно, чтобы не смять жилу. Обратите внимание, что этот диаметр не является точным, потому что между проводками остается пространство.

Соотношение тока и сечения

Чтобы понять, как работает электрический кабель, необходимо вспомнить обычную водопроводную трубу. Чем больше ее диаметр, тем больше воды через нее будет проходить. То же самое и с проводами.

Чем больше их площадь, тем большей силы ток, через них пройдет, тем большую нагрузку такой провод выдерживает. При этом кабель не будет перегреваться, что является самым важным требованием правил пожарной безопасности.

Поэтому связка сечение – ток является основным критерием, который используется в подборе электрических проводов в разводке. Поэтому вам необходимо сначала разобраться, сколько бытовых приборов и какой общей мощности будет подключены к каждому шлейфу.

К примеру, на кухне обязательно устанавливается холодильник, микроволновка, кофемолка и кофеварка, электрочайник иногда посудомоечная машина. То есть, все эти прибору могут в один момент быть включены одновременно. Поэтому в расчетах и используется суммарная мощность помещения.

Узнать потребляемую мощность каждого прибора можно из паспорта изделия или на бирке.

Для примера обозначим некоторые из них:
1. Чайник – 1-2 кВт.
2. Микроволновка и мясорубка 1,5-2,2 кВт.
3. Кофемолка и кофеварка – 0,5-1,5 кВт.
4. Холодильник 0,8 кВт.

Узнав мощность, которая будет действовать на проводку, можно подобрать ее сечение из таблицы. Не будем рассматривать все показатели данной таблицы, покажем те, которые преобладают в быту.

Чем отличается кабель от провода

Прежде чем перейти к основному содержимому, нам необходимо понять, что же мы все-таки хотим рассчитать, сечение провода или кабеля, в чем различия одного от другого!? Несмотря на то, что обыватель применяет эти два слова как синонимы, подразумевая под этим что-то свое, но если быть дотошными, то разница все же имеется.

Так провод это одна токопроводящая жила, будь то моножила или набор проводников, изолированная в диэлектрик, в оболочку. А вот кабель, это уже несколько таких проводов, объединенных в единое целое, в своей защитной и изоляционной оболочке. Для того, чтобы вам было лучше понятно, что к чему, взгляните на картинку.

Так вот, теперь мы в курсе, что рассчитывать нам необходимо именно сечение провода, то есть одного токопроводящего элемента, а второй будет уже уходить от нагрузки, обратно к питанию.

Однако мы порой и сами забываемся не лучше Вашего, так что если вы нас подловите на том, что где-то все же встретится слово кабель, то не сочтите уж за невежество, стереотипы делают свое дело.

Выбор кабеля

Делать внутреннюю разводку лучше всего из медных проводов. Хотя алюминиевые им не уступят. Но тут есть один нюанс, который связан с правильно проведенном соединении участков в распределительной коробке. Как показывает практика, места соединений часто выходят из строя из-за окисления алюминиевого провода.

Еще один вопрос, какой провод выбрать: одножильный или многожильный? Одножильный имеет лучшую проводимость тока, поэтому именно его рекомендуют к применению в бытовой электрической разводке. Многожильный имеет высокую гибкость, что позволяет его сгибать в одном месте по несколько раз без ущерба качеству.

Одножильный или многожильный

При монтаже электропроводки обычно применяют провода и кабели марки ПВС, ВВГнг, ППВ, АППВ. В этом списке встречаются как гибкие кабели, так и с моножилой.

Здесь мы хотели бы сказать вам одну вещь. Если ваша проводка не будет шевелиться, то есть это не удлинитель, не место сгиба, которое постоянно меняет свое положение, то предпочтительно использовать моножилу.

Вы спросите почему? Все просто! Не смотря на то, насколько хорошо не были бы уложены в защитную изоляционною оплетку проводники, под нее все же попадет воздух, в котором содержится кислород. Происходит окисление поверхности меди.

В итоге, если проводников много, то площадь окисления намного больше, а значит токопроводящее сечение «тает» на много больше. Да, это процесс длительный, но и мы не думаем, что вы собрались менять проводку часто. Чем больше она проработает, тем лучше.

Особенно это эффект окисления будет сильно проявляться у краев реза кабеля, в помещениях с перепадом температуры и при повышенной влажности. Так что мы вам настоятельно рекомендуем использовать моножилу! Сечение моножилы кабеля или провода изменится со временем незначительно, а это так важно, при наших дальнейших расчетах.

Медь или алюминий

В СССР большинство жилых домов оснащались алюминиевой проводкой, это было своеобразной нормой, стандартом и даже догмой. Нет, это совсем не значит, что страна была бедная, и не хватало на меди. Даже в некоторых случая наоборот.

Но видимо проектировщики электрических сетей решили, что экономически можно много сэкономить, если применять алюминий, а не медь. Действительно, темпы строительства были огромнейшие, достаточно вспомнить хрущевки, в которых все еще живет половина страны, а значит эффект от такой экономии был значительным. В этом можно не сомневаться.

Тем не менее, сегодня другие реалии, и алюминиевую проводку в новых жилых помещениях не применяют, только медную. Это исходит из норм ПУЭ пункт 7.1.34 «В зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами…».

Так вот, мы вам настоятельно не рекомендуем экспериментировать и пробовать алюминий. Минусы его очевидны. Алюминиевые скрутки невозможно пропаять, так же очень трудно сварить, в итоге контакты в распределительных коробках могут со временем нарушиться. Алюминий очень хрупкий, два-три изгиба и провод отпал.

Будут постоянные проблемы с подключением его к розеткам, выключателем. Опять же если говорить о проводимой мощности, то медный провод с тем же сечением для алюминия 2,5 мм.кв. допускает длительный ток в 19А, а для меди в 25А. Здесь разница больше чем 1 КВт.

Так что еще раз повторимся — только медь! Далее мы и будем уже исходить из того, что сечение рассчитываем для медного провода, но в таблицах приведем значения и для алюминия. Мало ли что.

Зачем производится расчет

Провода и кабели, по которым протекает электрический ток, являются важнейшей частью электропроводки.

Расчет сечения провода необходимо производить затем, чтобы убедится, что выбранный провод соответствует всем требованиям надежности и безопасной эксплуатации электропроводки.

Безопасная эксплуатация заключается в том, что если вы выберете сечение, не соответствующее его токовым нагрузкам, то это приведет к чрезмерному перегреву провода, плавлению изоляции, короткому замыканию и пожару.

Поэтому к вопросу о выборе сечения провода необходимо отнестись очень серьезно.

Что нужно знать

Основным показателем, по которому рассчитывают провод, является его длительно допустимая токовая нагрузка. Проще говоря, это такая величина тока, которую он способен пропускать на протяжении длительного времени.

Чтобы найти величину номинального тока, необходимо подсчитать мощность всех подключаемых электроприборов в доме. Рассмотрим пример расчета сечения провода для обычной двухкомнатной квартиры.

Таблица потребляемой мощности/силы тока бытовыми электроприборами

После того как мощность будет известна расчет сечения провода или кабеля сводится к определению силы тока на основании этой мощности. Найти силу тока можно по формуле:

1) Формула расчета силы тока для однофазной сети 220 В:

расчет силы тока для однофазной сети

где Р — суммарная мощность всех электроприборов, Вт;
U — напряжение сети, В;
КИ= 0.75

Выбор мощности, тока и сечения проводов и кабелей

| Расчет поперечного сечения кабеля

Допустимая нагрузка по току: таблицы

(Выдержка из таблиц VDE 0298-4 06/13: 11, 17, 18, 21, 26 и 27)

1) для кабелей с рабочей температурой макс.70 ° C на проводнике

Максимально допустимая токовая нагрузка в соотв.согласно VDE 0891, часть 1, пункт 7 необходимо учитывать при применении изолированных кабелей в телекоммуникационных системах и устройствах обработки данных.

Площадь поперечного сечения в диаметре пересечение круга пересечение диаметр поперечного сечения электрический кабель формула проводника диаметр провода и расчетное сечение проводки и расчетное сечение AGW American Wire Gauge Толстая площадь сплошного провода формула удельное сопротивление многожильный провод литц длина ток

«Единицей» обычно являются миллиметры, но также могут быть дюймы, футы, ярды, метры (метры),
или сантиметры, если за площадь принять квадрат этой меры.

Литц-провод (многожильный провод), состоящий из множества тонких проводов, требует на 14% большего диаметра по сравнению со сплошным проводом.

Падение напряжения Δ В

Производная единица удельного электрического сопротивления в системе СИ ρ - Ом × м, сокращенная от прозрачный Ω × мм / м.
Электропроводность, обратная величине удельного электрического сопротивления.

Разница между удельным сопротивлением и электропроводностью

Сопротивление = удельное сопротивление x длина / площадь

Преобразование сопротивления в электрическую проводимость
Преобразование обратного сименса в ом
1 Ом [Ом] = 1 / сименс [1 / S]
1 сименс [S] = 1 / Ом [1 / Ом]

1 миллисименс = 0,001 МО = 1000 Ом

Калькулятор: закон Ома

Таблица типовых кабелей для громкоговорителей

Всегда учитывайте, что поперечное сечение должно быть больше при большей мощности и большей длине кабеля
, но также и с меньшим сопротивлением. Вот таблица, в которой указаны возможные потери мощности.

Значения коэффициента демпфирования показывают, что осталось от принятого коэффициента демпфирования 200
в зависимости от длины кабеля, поперечного сечения и импеданса громкоговорителя.
Преобразование и расчет диаметра кабеля в AWG
и AWG в диаметр кабеля в мм - American Wire Gauge

Американский калибр проводов - диаграмма AWG

Как высокие частоты демпфируются длиной кабеля?

Инженерные таблицы / стандартный калибр проволоки - Викиучебники, открытые книги для открытого мира

Из Wikibooks, открытые книги для открытого мира

| Физика проводников и изоляторов

• Сетевые сайты:
• • Последний
  • Новости
  • Технические статьи
• • Последний
  • Проектов
  • Образование
• • Последний
  • Новости
  • Технические статьи
  • Обзор рынка
  • Образование
• • Последний
  • Новости
  • Мнение
  • Интервью
  • Особенности продукта
  • Исследования
  • Форумы

• Авторизоваться
• Присоединиться
  • Авторизоваться
  • Присоединиться к AAC

  • Или войдите с помощью

  • • Facebook
    • Google
    • LinkedIn
    • GitHub

0:00 / 0:00

• Подкаст
• Самый последний
• Подписывайся
  • Google

.Руководство по выбору материала ферритового сердечника

для SMPS

В этом посте мы узнаем, как выбрать материал ферритового сердечника с правильными характеристиками для обеспечения надлежащей совместимости с данной схемой SMPS

Почему ферритовый сердечник

Феррит - замечательное вещество сердечника для трансформаторов , инверторы и катушки индуктивности в частотном диапазоне от 20 кГц до 3 МГц, благодаря преимуществам снижения затрат на сердечник и минимальных потерь в сердечнике.

Феррит является эффективным материалом для высокочастотных (от 20 кГц до 3 МГц) инверторных источников питания.

Ферриты следует использовать в методе насыщения для работы с низкой мощностью и низкой частотой (<50 Вт и 10 кГц). Для обеспечения высокой мощности конфигурация с двумя трансформаторами с использованием обмотанного лентой сердечника в качестве насыщающего сердечника и ферритового сердечника в качестве выходного трансформатора обеспечивает оптимальное исполнение.

Модель с двумя трансформаторами обеспечивает исключительную эффективность, фантастическую частотную стойкость и минимальные потери при переключении.

Ферритовые сердечники обычно используются в версиях трансформаторов с обратным ходом, которые обеспечивают минимальную стоимость сердечника, снижение затрат на схему и максимальную эффективность напряжения.Порошковые сердечники (MPP, High Flux, Kool Mμ®) обеспечивают более мягкое насыщение, большее значение Bmax и более благоприятную постоянство температуры и часто являются предпочтительным вариантом в ряде применений обратного хода или индукторов.

Высокочастотные источники питания, инверторы и преобразователи, предлагают более низкую цену, меньший вес и конструкцию по сравнению с традиционными вариантами питания на 60 и 400 Гц.

Несколько ядер в этом сегменте представляют собой типичные конструкции, часто используемые в профессии.

ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Материалы F, P и R, обеспечивающие минимальные недостатки сердечника и максимальную плотность потока насыщения, рекомендуются для работы с высокой мощностью / высокими температурами. Дефицит сердечника материала P снижается с температурой до 70 ° C; Потери материала R снижаются до 100 ° C.

Материалы

J и W обеспечивают превосходный импеданс для широких трансформаторов, что делает их также рекомендованными для силовых трансформаторов низкого уровня.

ГЕОМЕТРИЯ СЕРДЕЧНИКА

1) Сердечники горшка

Сердечники горшка производятся так, чтобы в значительной степени окружать намотанную катушку.Это облегчает защиту катушки от воздействия электромагнитных помех извне.

Пропорции сердечника горшка практически полностью соответствуют спецификациям IEC, чтобы гарантировать взаимозаменяемость между компаниями. На рынке представлены как простые, так и печатные бобины
, а также монтажное и сборочное оборудование.

Из-за своей компоновки ядро ​​потенциометра обычно более дорогое по сравнению с другими форматами аналогичного размера. Ядра электролизера для значительного энергоснабжения труднодоступны.

2) ДВОЙНАЯ ПЛИТА И СЕРДЕЧНИКИ RM

Сплошные сердечники центральной стойки со стенками похожи на сердечники горшков, но при этом имеют сегмент, минимизированный на любой части юбки. Значительные входы позволяют размещать провода большего размера и способствуют отводу тепла от установки.

Сердечники RM похожи на сердечники электролизера, но предназначены для уменьшения площади печатной платы, что позволяет сократить пространство для установки как минимум на 40%.

Доступны печатные или простые шпульки.Простые зажимы на 1 шт. Обеспечивают беспроблемное строительство. Нижний контур достижим.

Прочная средняя часть обеспечивает меньшие потери в сердечнике, что, в свою очередь, устраняет накопление тепла.

3) EP CORES

EP Сердечники представляют собой круглые кубические конструкции с центральной стойкой, которые полностью окружают катушку, за исключением выводов печатной платы. Специфический внешний вид устраняет влияние трещин воздушного потока, образовавшихся на сопрягаемых стенках магнитной дорожки, и дает вам более значительное отношение объема к абсолютной используемой площади.Защита от RF - это очень хорошо.

4) PQ CORES

Ядра PQ предназначены исключительно для импульсных источников питания. Компоновка обеспечивает максимальное соотношение объема к области намотки и площади поверхности.

Таким образом, оптимальная индуктивность и поверхность обмотки достигаются при абсолютно минимальном размере сердечника.

В результате сердечники обеспечивают оптимальную выходную мощность при минимальной массе и размерах трансформатора в собранном виде, а также занимают минимальный уровень места на печатной плате.

Установка с использованием катушек с печатной схемой и зажимов с одной битой стала простой. Эта экономичная модель обеспечивает гораздо более однородное поперечное сечение; следовательно, ядра часто работают с меньшим количеством горячих позиций по сравнению с другими раскладками.

5) E CORES

E Сердечники дешевле, чем сердечники электролизера, но при этом имеют аспекты простой намотки бобины и несложной сборки. Для использованных катушек с этими сердечниками возможна групповая намотка.

Сердечники E никогда, тем не менее, не имеют самозащиты. Макеты для ламинирования размера E предназначены для размещения имеющихся в продаже бобин в прошлом и предназначены для соответствия тиснению на полосах обычных размеров ламинирования.

Также можно найти метрические размеры и размеры DIN. Сердечники E обычно заделываются с различной консистенцией, обеспечивая различные площади поперечного сечения. Бобины для этих различных площадей поперечного сечения, как правило, доступны на рынке.

Сердечники

E обычно устанавливаются в уникальной ориентации, в случае предпочтения - с низким профилем.
Катушки для печатных плат можно найти для низкопрофильного крепления. Сердечники

E хорошо известны благодаря своей более доступной цене, удобству сборки и намотки, а также организованному преобладанию ассортимента аппаратного обеспечения.

6) ЯДРА PLANAR E

Жилы Planar E можно найти практически во всех стандартных измерениях IEC, а также в некоторых дополнительных емкостях.

Материал Magnetics R идеально подходит для плоских форм благодаря уменьшенным потерям в сердечнике переменного тока и минимальным потерям при 100 ° C.

Планарные схемы в большинстве случаев имеют низкое число витков и приемлемое рассеивание тепла по сравнению со стандартными ферритовыми трансформаторами, и по этой причине идеальная конструкция с учетом пространства и эффективности приводит к увеличению плотности потока. В этих вариантах общее преимущество материала R в характеристиках в принципе весьма заметно.

Размах опор и высота окна (пропорции B и D) гибкие для индивидуальных целей без использования новых инструментов. Это позволяет разработчику точно настроить окончательные спецификации сердечника, чтобы они точно соответствовали высоте плоского стека проводников, при этом не было лишнего места.

Зажимы и слоты для зажимов предлагаются во многих случаях, что может быть особенно эффективно для создания прототипов. Кроме того, I-ядра являются предлагаемым стандартом, что обеспечивает еще большую гибкость в компоновке.

Планарные узоры E-I пригодятся для обеспечения эффективного смешивания граней при крупномасштабном производстве, а также для создания сердечников индукторов с зазорами, в результате чего необходимо тщательно учитывать проседания окантовки из-за планарной структуры.

7) ЯДРА EC, ETD, EER И ER

Эти типы шаблонов представляют собой смесь между сердечниками E и сердечниками потенциометров.Как и сердечники E, они создают огромный зазор с обеих сторон. Это дает достаточно места для проводов большего размера, необходимых для импульсных источников питания с пониженным выходным напряжением.

Кроме того, он гарантирует циркуляцию воздуха, который сохраняет конструкцию более холодной.

Средняя часть круглой формы, очень похожа на стержень горшка. Одним из положительных аспектов круглой центральной стойки является то, что обмотка имеет меньший период хода вокруг нее (на 11% быстрее) по сравнению с проводом вокруг центральной стойки квадратного типа с такой же площадью поперечного сечения.

Это снижает потери в обмотках на 11%, а также позволяет сердечнику справляться с улучшенными выходными характеристиками. Круглая центральная опора дополнительно минимизирует остроконечную складку меди, которая возникает при намотке на центральную опору квадратного типа.

8) ТОРОИДЫ

Тороиды рентабельны в производстве; следовательно, они являются наименее дорогостоящими из наиболее подходящих конструкций сердечников. Поскольку в шпульке нет необходимости, дополнительные расходы и затраты на установку незначительны.

Обмотка комплектуется на тороидальном намоточном оборудовании. Атрибут экранирования довольно хорош.

Обзор

Геометрия феррита предоставляет вам огромный выбор размеров и стилей. При выборе ядра для источников питания необходимо оценить характеристики, указанные в таблице 1.

ВЫБОР РАЗМЕРА СЕРДЕЧНИКА ТРАНСФОРМАТОРА

Мощность обработки сердечника трансформатора обычно зависит от его продукта WaAc, в котором Wa - это предлагаемое пространство окна сердечника, а Ac - полезное пространство поперечного сечения сердечника.

Хотя приведенное выше уравнение позволяет изменять WaAc в зависимости от конкретной геометрии сердечника, метод Pressman использует топологию в качестве фундаментального фактора и позволяет производителю определять плотность тока.

ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Идеальный трансформатор - это всего лишь такой трансформатор, который обещает минимальное повреждение сердечника и требует минимального объема помещения.

На потери в конкретном сердечнике, в частности, влияет плотность потока и частота.Частота - решающий фактор для трансформатора. Закон Фарадея указывает, что с увеличением частоты соответственно уменьшается плотность потока.

Основные убыточные сделки уменьшаются намного больше в случае падения плотности потока по сравнению с увеличением частоты. В качестве иллюстрации, когда трансформатор работает на частоте 250 кГц и 2 кГс на материале R при 100 ° C, отказы сердечника, вероятно, составят около 400 мВт / см3.

Если бы частота была сделана дважды, а большинство других ограничений не пострадали, в результате закона Фарадея плотность потока, вероятно, составила бы 1 кГс, а результирующие потери в активной зоне составили бы примерно 300 мВт / см3.

Стандартные ферритовые силовые трансформаторы имеют ограничения по потерям в сердечнике в диапазоне от 50 до 200 мВт / см3. Планарные модели могут работать намного более уверенно, до 600 мВт / см3, благодаря более выгодному рассеиванию мощности и значительно меньшему количеству меди в обмотках.

ЦЕПЬ Категории

Ряд основных обратных связей по нескольким цепям: Двухтактная схема эффективна, поскольку устройство вызывает двунаправленное использование сердечника трансформатора, обеспечивая выход с уменьшенной пульсацией.Несмотря на это, схема очень сложна, и насыщение сердечника трансформатора может привести к пробою транзистора, когда силовые транзисторы обладают неодинаковыми коммутационными свойствами.

Цепи прямой связи дешевле по стоимости, поскольку в них используется всего один транзистор. Пульсации минимальны из-за того, что в трансформаторе протекает очевидно стабильное состояние тока независимо от того, включен ли транзистор или нет. Схема обратного хода проста и доступна. Кроме того, значительно меньше проблем с EMI.Несмотря на это, трансформатор больше, а пульсации более значительны.

ДВИГАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ

Обычная двухтактная схема представлена ​​на рисунке 2A. Напряжение питания является выходным сигналом сети IC или часами, которые попеременно включают и выключают транзисторы. Высокочастотные прямоугольные волны на выходе транзистора в конечном итоге улучшаются, генерируя постоянный ток.

СЕРДЕЧНИК В ЦЕПИ С ТЯГИВАНИЕМ

Для ферритовых трансформаторов на частоте 20 кГц, как правило, хорошо известно использование уравнения (4) с уровнем плотности потока (B) не более ± 2 кГс.

Это можно увидеть по цветному участку петли гистерезиса на рисунке 2B. Эта степень B выбрана главным образом потому, что ограничивающим аспектом выбора сердечника с этой частотой являются потери в сердечнике.

При 20 кГц, если трансформатор идеально подходит для плотности потока около насыщения (как это делается для схем с меньшей частотой), сердечник будет испытывать неконтролируемый скачок температуры.

По этой причине меньшая рабочая плотность потока, равная 2 кГс, в большинстве случаев ограничивает потери в сердечнике, следовательно, способствует доступному повышению температуры в сердечнике.

Выше 20 кГц потери в сердечнике максимальны. Для выполнения SPS на повышенных частотах важно обеспечить интенсивность магнитного потока в сердечнике менее ± 2 кг. На рис. 3 показано снижение уровня магнитного потока для магнитного феррита типа «P», жизненно важного для обеспечения постоянных потерь в сердечнике 100 мВт / см3 на различных частотах с оптимальным скачком температуры 25 ° C.

.

Расчет минимальных уровней тока короткого замыкания

Если защитное устройство в цепи предназначено только для защиты от короткого замыкания, важно, чтобы оно с уверенностью работало при минимально возможном уровне тока короткого замыкания, который может возникнуть в цепи.

Как правило, в цепях низкого напряжения одно защитное устройство защищает от всех уровней тока, от порога перегрузки до максимальной отключающей способности устройства по номинальному току короткого замыкания.Защитное устройство должно работать в течение максимального времени, чтобы гарантировать безопасность людей и цепи, при любом токе короткого замыкания или токе повреждения, которые могут возникнуть. Чтобы проверить это поведение, необходимо вычислить минимальный ток короткого замыкания или ток короткого замыкания.

Кроме того, в некоторых случаях используются устройства защиты от перегрузки и отдельные устройства защиты от короткого замыкания.

Примеры таких устройств

Рисунок G43– На рисунке G45 показаны некоторые общие схемы, в которых защита от перегрузки и короткого замыкания достигается отдельными устройствами.

Рис. G43 - Цепь защищена предохранителями типа AM

Рис. G44 - Цепь защищена автоматическим выключателем без теплового реле перегрузки

Рис. G45 - Автоматический выключатель D обеспечивает защиту от короткого замыкания до нагрузки

включительно

Как показано на Рисунок G43 и Рисунок G44, наиболее распространенные схемы, использующие отдельные устройства, управляют и защищают двигатели.

Рисунок G45 представляет собой отступление от основных правил защиты и обычно используется в цепях шинопроводов (системы шинопроводов), рельсах освещения и т. Д.

Регулируемый привод

На рисунке G46 показаны функции, обеспечиваемые частотно-регулируемым приводом, и, если необходимо, некоторые дополнительные функции, обеспечиваемые такими устройствами, как автоматический выключатель, тепловое реле, УЗО.

Рис. G46 - Защита для приводов с регулируемой скоростью

Обеспечение защиты	Защита обычно обеспечивается частотно-регулируемым приводом	Дополнительная защита, если она не обеспечивается частотно-регулируемым приводом
Перегрузка кабеля	Да	CB / тепловое реле
Перегрузка двигателя	Да	CB / тепловое реле
Короткое замыкание на выходе	Да
Перегрузка привода с регулируемой скоростью	Да
Повышенное напряжение	Да
Пониженное напряжение	Да
Обрыв фазы	Да
Короткое замыкание на входе		Автоматический выключатель (отключение при коротком замыкании)
Внутренняя неисправность		Автоматический выключатель (отключение при коротком замыкании и перегрузке)
Замыкание на землю на выходе (косвенный контакт)	(самозащита)	УЗО ≥ 300 мА или выключатель в системе заземления TN
Ошибка прямого контакта		УЗО ≤ 30 мА

Обязательные условия

Защитное устройство должно соответствовать:

• Уставка мгновенного отключения Im мин для автоматического выключателя
• сварочный ток Ia мин для предохранителя

Следовательно, защитное устройство должно удовлетворять двум следующим условиям:

• Его отключающая способность должна быть больше, чем Isc, трехфазный ток короткого замыкания в точке установки
• Устранение минимального возможного тока короткого замыкания в цепи за время tc, совместимое с тепловыми ограничениями проводников схемы:

tc≤k2S2Iscmin2 {\ displaystyle tc \ leq {\ frac {k ^ {2} S ^ {2}} {Isc_ {min} \, ^ {2}}}} (действительно для tc <5 секунд)

где S - площадь поперечного сечения кабеля, k - коэффициент, зависящий от кабеля материал проводника, изоляционный материал и начальная температура.

Пример: для медного сшитого полиэтилена, начальная температура 90 ° C, k = 143 (см. IEC60364-4-43 §434.3.2, таблица 43A и , рисунок G52).

Сравнение кривой характеристик срабатывания предохранителя или предохранителя защитных устройств с предельными кривыми тепловых ограничений для проводника показывает, что это условие выполняется, если:

• Isc (min)> Im (уровень уставки тока срабатывания автоматического выключателя с мгновенной или короткой выдержкой времени), (см. рис. G47)
• Isc (мин)> Ia для защиты предохранителями.Значение тока Ia соответствует точке пересечения кривой предохранителя и кривой термостойкости кабеля (см. рис. G48 и рис. G49)

Рис. G47 - Защита автоматическим выключателем

Рис. G48 - Защита предохранителями типа AM

Рис. G49 - Защита предохранителями типа gG

Практическая методика расчета Lmax

На практике это означает, что длина цепи после защитного устройства не должна превышать расчетную максимальную длину: Lmax = 0.8 U Sph3ρIm {\ displaystyle L_ {max} = {\ frac {0.8 \ U \ S_ {ph}} {2 \ rho I_ {m}}}}

Ограничивающее влияние импеданса длинных проводов цепи на величину токов короткого замыкания должно быть проверено, и длина цепи должна быть соответственно ограничена.

Для защиты людей (защита от короткого замыкания или косвенные контакты) методы расчета максимальной длины цепи представлены в главе F для системы TN и системы IT (вторая неисправность).

Два других случая рассматриваются ниже, для межфазных коротких замыканий и межфазных коротких замыканий.

1 - Расчет L _max для 3-фазной 3-проводной цепи

Минимальный ток короткого замыкания возникает при коротком замыкании двух фазных проводов на удаленном конце цепи (см. рис. G50).

Рис. G50 - Определение L для 3-фазной 3-проводной схемы

При использовании «традиционного метода» предполагается, что напряжение в точке защиты P составляет 80% от номинального напряжения во время короткого замыкания, так что 0,8 U = Isc Zd, где:

Zd = полное сопротивление контура короткого замыкания
Isc = ток короткого замыкания (фаза / фаза)
U = номинальное межфазное напряжение

Для кабелей ≤ 120 мм ² реактивным сопротивлением можно пренебречь, так что Zd = ρ2LSph {\ displaystyle Zd = \ rho {\ frac {2L} {Sph}}} ^[1]

где:

ρ = удельное сопротивление материала проводника при средней температуре во время короткого замыкания,
Sph = c.s.a. фазного проводника в мм ²
L = длина в метрах

Условие для защиты кабеля: Im ≤ Isc при Im = ток срабатывания, что гарантирует мгновенное срабатывание выключателя.

Это приводит к Im≤0,8UZd {\ displaystyle Im \ leq {\ frac {0.8U} {Zd}}}, что дает L≤0,8 U Sph3ρIm {\ displaystyle L \ leq {\ frac {0.8 \ U \ S_ { ph}} {2 \ rho I_ {m}}}}

Для проводников аналогичной природы U и ρ являются постоянными (U = 400 В для межфазного замыкания, ρ = 0.023 Ом.мм² / м ^[2] для медных проводников), поэтому верхняя формула может быть записана как:

Lmax = k SphIm {\ displaystyle L_ {max} = {\ frac {k \ S_ {ph}} {I_ {m}}}}

с Lmax = максимальная длина цепи в метрах

Для промышленных автоматических выключателей (IEC 60947-2) значение Im дается с допуском ± 20%, поэтому Lmax следует рассчитывать для Im + 20% (наихудший случай).

Значения коэффициента k

представлены в следующей таблице для медных кабелей с учетом этих 20% и в зависимости от поперечного сечения для Sph> 120 мм² ^[1]

Поперечное сечение (мм 2 )	≤ 120	150	185	240	300
k (для 400 В)	5800	5040	4830	4640	4460

2 - Расчет L _max для 3-фазной 4-проводной цепи 230/400 В

Минимальный Isc возникает, когда короткое замыкание происходит между фазным проводом и нейтралью в конце цепи.

Требуется расчет, аналогичный приведенному в примере 1 выше, но для однофазного замыкания (230 В).

• Если Sn (сечение нейтрали) = Sph

Lmax = k Sph / Im с k, рассчитанным для 230 В, как показано в таблице ниже

Поперечное сечение (мм 2 )	≤ 120	150	185	240	300
k (для 230 В)	3333	2898	2777	2668	2565

• Если Sn (сечение нейтрали) 2 )

Lmax = 6666SphIm11 + m {\ displaystyle L_ {max} = 6666 {\ frac {Sph} {Im}} {\ frac {1} {1 + m}}}

м = SphSn {\ displaystyle m = {\ frac {Sph} {Sn}}}

Табличные значения для Lmax

На основе практического метода расчета, подробно описанного в предыдущем параграфе, можно подготовить предварительно рассчитанные таблицы.

На практике таблицы Рис. F25 - Рис. F28, уже использованные в главе «Защита от поражения электрическим током и электрические пожары для расчета замыканий на землю», также могут быть использованы здесь, но с применением поправочных коэффициентов в рис. G51 ниже, чтобы получить значение Lmax, связанное с межфазным коротким замыканием или между фазой и нейтралью.

Примечание : для алюминиевых проводов полученную длину необходимо снова умножить на 0,62.

Рис.G51 - поправочный коэффициент, применяемый к длинам, полученным от Рис. F25 до Рис. F28, для получения Lmax с учетом межфазных коротких замыканий или межфазных коротких замыканий

Детали схемы
3-фазная 3-проводная цепь 400 В или 1-фазная 2-проводная цепь 400 В (без нейтрали)		1,73
1-фазный 2-проводный (фаза и нейтраль) цепь 230 В		1
3-фазная 4-проводная цепь 230/400 В или 2-фазная 3-проводная цепь 230/400 В (т.е.e с нейтралью)	Sph / S нейтральный = 1	1
	Sph / S нейтральный = 2	0,67

Примеры

Пример 1

В трехфазной трехпроводной установке на 400 В защиту от короткого замыкания двигателя мощностью 22 кВт (50 А) обеспечивает магнитный выключатель типа GV4L, мгновенное отключение по току короткого замыкания установлено на 700 А (точность ± 20%), т.е. в худшем случае потребуется 700 x 1,2 = 840 A.

Кабель c.s.a. = 10 мм², проводник - медь.

В рис. F25 столбец Im = 700 A пересекает строку c.s.a. = 10 мм² при значении Lmax 48 м. Рис. G51 дает коэффициент 1,73 для применения к этому значению для 3-фазной 3-проводной цепи (без нейтрали). Автоматический выключатель защищает кабель от короткого замыкания, следовательно, при условии, что его длина не превышает 48 x 1,73 = 83 метра.

Пример 2

В цепи 3L + N 400 В защита обеспечивается автоматическим выключателем на 220 А типа NSX250N с расцепителем micrologic 2 с мгновенной защитой от короткого замыкания, установленной на 3000 А (± 20%), т.е.е. наихудший случай 3600 А, чтобы быть уверенным в отключении.

Кабель c.s.a. = 120 мм², проводник - алюминий.

В рис. F25 столбец Im = 3200 A (первое значение> 3000 A, так как таблица уже включает + 20% от Im в расчет) пересекает строку c.s.a. = 120 мм² при значении Lmax 125 м. Для трехфазной 4-проводной цепи 400 В (с нейтралью) применяемый поправочный коэффициент из Рис. G51 равен 1. В дополнение, поскольку проводник алюминиевый, коэффициент равен 0. ^{1 2} Для c.s.a. > 120 мм ² , сопротивление, рассчитанное для проводов, должно быть увеличено с учетом неоднородной плотности тока в проводнике (из-за эффектов «скин-эффекта» и «близости»). Подходящие значения следующие:

• 150 мм ² : R + 15%
• 185 мм ² : R + 20%
• 240 мм ² : R + 25%
• 300 мм ² : R + 30%

^ Удельное сопротивление медных кабелей из EPR / XLPE при прохождении тока короткого замыкания, например, для максимальной температуры, которую они могут выдерживать = 90 ° C (см. Рисунок G37).

.

---

Смотрите также

• 
  Устройство дренажной системы для отвода грунтовых вод
• 
  С чего начать ремонт в комнате по пунктам
• 
  Какую арматуру использовать для фундамента
• 
  Фундамент в лесу
• 
  Устройство дренажной системы для отвода грунтовых вод
• 
  С чего начать ремонт в комнате по пунктам
• 
  Какую арматуру использовать для фундамента
• 
  Фундамент в лесу
• 
  Сечения перемычек пб
• 
  Как армировать ленточный фундамент
• 
  Дренаж фундамента дома